JPH0991709A - 光ディスクドライブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、高速アクセスが可能であって、し
かも、高い精度でトラックをカウント可能な光ディスク
ドライブ装置を提供することにある。 【解決手段】この発明においては、対物レンズ１０は、
対物レンズを保持する対物レンズアクチュエータ１１を
対物レンズの光軸方向に移動するときに、変形の方向が
板厚方向になるように構成された直線状の平行板バネ１
２により、ベースに対して光ディスクの半径方向に移動
自在に支持されたキャリッジ２１に支持されている。対
物レンズアクチュエータには、光ディスクの半径方向に
力を加えるラジアル補助駆動コイル１３が、キャリッジ
には、光ディスクの半径方向に力を加えるラジアル主駆
動コイル２５が配置され、キャリッジが光ディスクの半
径方向に移動される際には、ラジアル補助駆動コイル
に、ラジアル主駆動コイルにより供給される推力と同等
かそれ以上の推力を出力可能な入力が供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、対物レンズを用
いて光ビームを光ディスクの記録面に収束させ、光ディ
スクに情報を記録するとともに光ディスクから情報を再
生する光ディスクドライブ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクドライブ装置は、光ビームを
発生するレーザ素子、レーザ素子からの光ビームを光デ
ィスクの記録面に集光するとともに光ディスクで反射さ
れた光ビームを取り出す対物レンズおよび対物レンズに
より取り出された光ディスクで反射された光ビームの光
強度に対応する電流を出力する光電変換装置とを含む光
ヘッド装置を有し、光ヘッド装置を光ディスクの記録面
と平行に移動して、記録面の所定のトラックに光ビーム
を照射することにより、光ディスクに記録されている情
報を読出すとともに、光ディスクに情報を記録するもの
である。

【０００３】以下、図１２ないし図１５を用いて、今
日、光ディスクドライブ装置において使用されている機
構の代表例を説明する。

【０００４】図１２は、いわゆる軸摺動型の対物レンズ
アクチュエータ１２１を示す。

【０００５】対物レンズ１２２が固定された対物レンズ
ホルダー１２３は、軸１２４よってサブベース１２５に
対して矢印Ｆ方向に移動自在であり、また、軸１２４を
中心に回転自在に保持されることにより矢印Ｒ方向にお
おむね平行に移動自在に形成されている。

【０００６】図１２に示した対物レンズアクチュエータ
１２１においては、レンズホルダー１２３は、磁気回路
１２６とフォーカスコイル１２７、及び、磁気回路１２
６とラジアルコイル１２８によって、それぞれ、矢印
Ｆ，Ｒ方向に駆動される。

【０００７】図１３は、いわゆるヒンジ支持型対物レン
ズアクチュエータ１３１を示す。

【０００８】対物レンズ１３２を保持した対物レンズホ
ルダー１３３は、樹脂等の弾性体で構成されたヒンジ部
１３４の変形により、矢印Ｆ方向に移動自在であり、ま
た、ヒンジ部１３５の変形によりヒンジ部１３５を中心
に回転自在に支持され、この回転により矢印Ｒ方向にお
おむね平行に移動自在に支持される。

【０００９】図１３に示したレンズアクチュエータ１３
１は、磁気回路１３６とフォーカスコイル１３７、なら
びに、磁気回路１３６とラジアルコイル１３８によって
矢印Ｆ，Ｒ方向に、それぞれ、駆動される。

【００１０】また、図１３に示した対物レンズアクチュ
エータでは、アクチュエータバネ部と対物レンズ部質量
とからなる共振周波数は、消費電力の効率をあげるため
に、回転周波数の近傍 (例えば６０Ｈｚ) に設定されて
いる。

【００１１】図１４は、いわゆる４本ワイヤー支持型の
対物レンズアクチュエータ１４１を示す。

【００１２】対物レンズ１４２を保持した対物レンズホ
ルダー１４３は、４本のワイヤー１４４の変形により矢
印ＦおよびＲ方向のそれぞれに、移動自在に支持され
る。

【００１３】図１４の対物レンズホルダー１４３は、磁
気回路１４５とフォーカスコイル１４６、ならびに、磁
気回路１４５とラジアルコイル１４７によって、それぞ
れ、矢印Ｆ，Ｒ方向に駆動される。

【００１４】また、図１４に示した対物レンズアクチュ
エータでは、アクチュエータバネ部と対物レンズ部質量
とからなる共振周波数は、消費電力の効率をあげるため
に、回転周波数の近傍 (例えば６０Ｈｚ) に設定されて
いる。

【００１５】図１５は、図１２ないし図１４に示した対
物レンズアクチュエータのいづれかが搭載されるキャリ
ッジ機構を示す。

【００１６】対物レンズアクチュエータ１５０が所定の
位置に搭載されたキャリッジ１５１は、ベース１５２に
固定されたガイドレール１５３に対して、摺動軸受１５
４によって、スピンドルモータ１５５にチャッキングさ
れたディスク１５９の半径方向に移動自在に支持されて
いる。この場合、キャリッジ１５１は、磁気回路１５６
とラジアルコイル１５７によってディスク１５９の半径
方向に駆動される。

【００１７】このような光ディスクドライブに見られる
対物レンズアクチュエータ１５０とキャリッジ１５１と
が組み合わせられた機構では、ディスク１５９に形成さ
れているトラックに対する高周波のトラック曲がりに対
しては高周波のメカニカルなゲインが高い対物レンズア
クチュエータ１５０が動作される一方で低周波または大
変位のトラック曲がりに対してキャリッジ１５１が動作
される。

【００１８】次に、図１６を用いて、図１５に示したよ
うなレンズアクチュエータ１５０とキャリッジ１５１と
を、ディスクの半径方向に駆動する駆動回路を説明す
る。

【００１９】図１６は、図１５に示す機構をディスクの
半径方向に駆動する駆動回路を示す概略ブロック図であ
る。

【００２０】対物レンズアクチュエータ１５０およびキ
ャリッジ１５１は、駆動回路１６１上で並列に接続さ
れ、それぞれの周波数による動作は、ローパスフィルタ
１６２およびハイパスフィルタ１６３を介して制御され
る。なお、ローパスフィルタ１６２およびハイパスフィ
ルタ１６３への入力信号は、位相補償器１６４を介して
供給される。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図１５を用
いて代表して示した対物レンズアクチュエータ１５０と
キャリッジ１５１とが組み合わせられた機構では、キャ
リッジ１５１上に、２軸方向に移動可能なアクチュエー
タ１５０が搭載されることから、可動部の質量が増加
し、高速度のトラックアクセスには不向きである。

【００２２】対物レンズアクチュエータ１５０が、例え
ば、図１２に示すような軸摺動型であった場合、対物レ
ンズアクチュエータ１２１１は、軸１２４を中心に回転
するために、ラジアルコイル１２８の力点と対物レンズ
１２２との距離が長くなり、さらに、対物レンズ１２２
の反対側には、対物レンズホルダー１２３の重心を軸１
２４に合わせるための質量が必要になり、結果として対
物レンズホルダーの剛性が低下すると共に、質量が増加
する。このことから、入力に対する対物レンズ１２２の
変位の位相が−２７０°になる周波数、いわゆる２次共
振周波数を向上させることができない。

【００２３】従って、図１２に示されるような軸摺動型
レンズアクチュエータにおいては、２次共振周波数が低
く、しかも、ゲイン交点周波数に接近していることによ
り、外乱に対する対物レンズホルダーの振動の収束が遅
くなる。

【００２４】上記のような理由から、ゲイン交点周波数
を上げて、トラック精度を向上させることは困難であ
る。

【００２５】このことは、図１３に示したヒンジ支持型
の対物レンズアクチュエータ１３１においても当然成り
立つ。

【００２６】一方、図１４に示した４本ワイヤー支持型
の対物レンズアクチュエータ１４１は、キャリッジ (１
５１) に対して、図１４の矢印Ｒで示される方向に相対
変位を持つために、磁気回路１４５と対物レンズホルダ
ー１４３の間にクリアランス１４８が必要になるため、
対物レンズホルダー１４３が大形化し、結果として、図
１２および図１３に示したレンズアクチュエータの例と
同様に２次共振周波数を向上させることができない。

【００２７】よって、上記のような構成の対物レンズア
クチュエータを用いている以上、トラック精度を、機械
的に、向上させることはできない問題がある。

【００２８】ところで、図１５を用いて代表して示した
対物レンズアクチュエータ１５０とキャリッジ１５１と
が組み合わせられた機構では、特に、トラックアクセス
時において、キャリッジ１５１のみを駆動して対物レン
ズが移動される。すなわち、目標トラックが現在位置か
ら比較的離れている場合には、図示しない制御回路によ
り、対物レンズアクチュエータ１５０の入力を切り、位
置制御から速度制御に切り替えて制御することが一般的
である。

【００２９】例えば、６０Ｈｚの回転周波数で回転する
ディスクに対し、トラックピッチ約１．６μｍに対応し
た対物レンズの位置精度を保つために、一般に、ディス
クの半径方向の位置制御系の開ループのゲインが１にな
る位置制御のゲイン交点周波数は、約２〜３ｋＨｚに設
定されているに対し、速度制御系では、低速時の速度検
出に大きな誤差が予想されるために、速度制御系のゲイ
ン交点周波数は、おおむね３００〜５００Ｈｚに設定さ
れる。

【００３０】このような制御系において、図１４に示し
たような並進型のアクチュエータを用いると、速度制御
の帯域に対して明らかに、対物レンズ部の支持機構 (こ
の場合は、４本ワイヤー) によって決定される共振周波
数 (６０Ｈｚ) が低いので、対物レンズの瞳の中心が光
学系から入射される光束の中心からずれることによりト
ラックエラー信号が十分に得られなくなり、結果として
トラックミスカウントが増加する問題がある。

【００３１】このため、キャリッジ上に、対物レンズア
クチュエータ可動部との相対位置を検出する検出器を設
け、相対変位が０になるようマイナーループを形成する
方法が提案されている。

【００３２】しかしながら、図１４に示したレンズアク
チュエータにマイナーループを形成する方法を適用する
と、加えた電流に対して発生する加速度が小さいため、
これが妨げとなり、高速アクセスができない問題があ
る。

【００３３】また、キャリッジ上に、対物レンズアクチ
ュエータ可動部との相対位置を検出する検出器を設ける
ことは、キャリッジ等の可動部の質量を増加させること
から高速アクセスには好ましくない。

【００３４】他に、例えば、特公平５−６７５５号公報
には、駆動回路に工夫することで、アクセス時における
キャリッジの加速度と対物レンズ部の加速度とを同じに
し、両者を協調動作させる例が開示されている。

【００３５】図１７は、キャリッジの加速度と対物レン
ズ部の加速度とを同じにして、両者を協調動作させる駆
動回路の一例であって、特公平５−６７５５号に開示さ
れている駆動回路に類似した駆動回路である。この駆動
回路は、たとえば、図１４に示した対物レンズアクチュ
エータと図１５に示した駆動機構 (キャリッジ) とに図
１７に示されるように、対物レンズアクチュエータ１４
１ (図１４参照) とキャリッジ１５１ (図１５参照) と
は、駆動回路１７１上で並列に接続され、対物レンズア
クチュエータ１４１側にのみ補償回路１７２が組み込ま
れている。

【００３６】ここで、図１４の対物レンズアクチュエー
タ１４１に取り付けられたラジアルコイル１４７の駆動
電流に対する力の感度をＧｍ、図１５のキャリッジ１５
１に取り付けられたラジアルコイル１５７の駆動電流に
対する力の感度をＧｓとし、補償回路１７２の特性をｈ
ｃ (ｔ) とおく。

【００３７】さらに、キャリッジ１５１の質量をｍ₁ 、
キャリッジ１５１に電力を供給するためのフレキシブル
ケーブル (図示しない) 等に代表されるキャリッジ１５
１に復元力を与えるバネ成分のバネ定数をｋ₁ 、同バネ
成分の減衰をｃ₁ とし、対物レンズアクチュエータ１４
１の質量をｍ₂ 、対物レンズアクチュエータ１４１を支
持するバネ部 (ここでは４本ワイヤー) のバネ定数をｋ
₂ 、同バネ部の減衰をｃ₂ とする。

【００３８】ついで、キャリッジ１５１の変位をｘ₁ 、
対物レンズアクチュエータ１４１の変位をｘ₂ とおく
と、図１７に示す駆動回路１７１に対し、指示値ｉ
(ｔ) を与えたときの上記機構の運動方程式は、

【数１】

【００３９】で、示される。

【００４０】ここで、 (１) 式をラプラス変換し、さら
に、キャリッジ１５１と対物レンズアクチュエータ１４
１の相対変位について解くと、

【数２】

【００４１】が得られる。

【００４２】(２) 式において、トラックアクセス時に
おける上記相対変位を恒常的に０にするためには、補償
回路の特性ｈｃ (ｓ) が、以下、 (３) 式および (４)
式を満足する必要がある。

【００４３】

【数３】

【００４４】(３) 式内には、ｓが残っているので、周
波数による特性の変化を考慮しなければならないことか
らする簡単には実現できないが、キャリッジ１５１に電
力を供給するフレキシブルケーブルのバネ定数ｋ₁ 、同
バネ成分の減衰ｃ₁ の影響が十分に小さい周波数領域で
は、 (３) 式は、 (４) 式として以下に示すように、キ
ャリッジ１５１と対物レンズアクチュエータ１４１の質
量の和 (ｍ₁ ＋ｍ₂ )と対物レンズアクチュエータ１４
１の質量ｍ₂ の比に、それぞれの電流駆動感度の逆数を
かけた一定値として近似でき、上記相対変位を恒常的に
０にすることはボリューム等により実現可能となる。

【００４５】

【数４】

【００４６】より詳細には、たとえば、ベアリングを用
いて支持されたキャリッジの駆動部への入力電流に対す
るキャリッジ本体の変位の伝達関数のボード線図が図１
８に示すように規定されるとき、図１７に示した制御系
を用いた場合、キャリッジに復元力を与えるバネ成分が
キャリッジの変位の伝達関数に影響を及ぼすのは、約３
０Ｈｚ以下となる。

【００４７】このことから、図１７に示した制御系の補
償回路に、３０Ｈｚ以下の領域で、(４) 式では考慮し
なかったキャリッジに復元力を与えるバネ成分がキャリ
ッジの変位の伝達関数の位相に与える影響をキャンセル
するために、３０Ｈｚにおいて十分な利得の低減効果の
得られるハイパスフィルタの特性を含ませ、対物レンズ
アクチュエータの変位をキャリッジから与える方法がす
でに提案されている。ところが、対物レンズアクチュエ
ータと対物レンズの質量とにより規定される共振周波数
は、位置制御時の消費電力の効率を向上するため、通
常、回転周波数の近傍、たとえば、６０Ｈｚに設定され
ている。

【００４８】このことは、キャリッジの駆動特性の位相
が変化される周波数が３０Ｈｚ以下であるに対し、回転
周波数が６０Ｈｚとが近接しているので、ハイパスフィ
ルタが十分に機能しないという問題がある。

【００４９】また、この場合、ハイパスフィルタが機能
したとしても、たとえば、長距離のアクセスのように、
低周波で大きな加速度が働くような場合には、対物レン
ズ部(対物レンズアクチュエータと対物レンズ) は、キ
ャリッジに対して大きく変位することから、トラックミ
スカウントが増加する。

【００５０】なお、キャリッジの加速度と対物レンズ部
の加速度とを同じにして両者を協調動作させるこの方法
によっても、対物レンズアクチュエータは、加えられた
電流に対して発生する加速度が小さく、高速アクセスに
不向きである。

【００５１】また、キャリッジ等の可動部の質量には、
対物レンズアクチュエータの重量が含まれることから、
高速アクセスには好ましくない。

【００５２】さらに、図１７に示されている駆動回路に
よる駆動方式において、キャリッジに取り付けられたラ
ジアルコイルを主駆動機構、対物レンズアクチュエータ
に取り付けられたラジアルコイルを補助駆動機構とする
と、通常、主駆動機構および補助駆動機構のそれぞれは
電磁駆動方式により駆動されるが、多くの場合、磁気回
路の磁束密度のばらつき等により、駆動感度に１０％程
度の誤差が発生することは自明である。

【００５３】駆動感度の誤差は、主駆動機構が発生する
力とｈｃ (ｔ) とをかけた力に比較して主駆動機構が発
生する力よりも補助駆動機構が発生する力が小さくなる
と、対物レンズアクチュエータバネ部と対物レンズの質
量から決まる共振周波数近傍で、対物レンズ (対物レン
ズアクチュエータ) の変位の伝達関数の位相が遅れるこ
とから、制御系が不安定になる問題点がある。

【００５４】この発明の目的は、高速アクセスが可能で
あって、しかも、高い読取り精度でトラックをカウント
可能な光ディスクドライブ装置を提供することにある。

【００５５】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述した問
題点に基づきなされたもので、光学式ディスクに光束を
収束させる対物レンズを保持する対物レンズ部と、この
対物レンズ部が前記対物レンズの光軸方向に移動すると
きに、変形の方向が板厚方向になるように構成された直
線状の平行板バネと、この平行板バネを保持して前記対
物レンズ部を、ベースに対して前記ディスクの半径方向
に移動自在に支持するキャリッジ部と、前記対物レンズ
部に、前記ディスクの半径方向に力を加える補助駆動機
構と、前記キャリッジ部に、前記ディスクの半径方向に
力を加える主駆動機構とを有することを特徴とする光デ
ィスクドライブ装置を提供するものである。

【００５６】また、この発明によれば、光学式ディスク
に光束を収束させる対物レンズを保持する対物レンズ部
と、この対物レンズ部が前記対物レンズが前記光学式デ
ィスクの半径方向に移動するときに、挫屈変形するよう
に構成された直線状の平行板バネと、この平行板バネを
保持して前記対物レンズ部を、ベースに対して前記ディ
スクの半径方向に移動自在に支持するキャリッジ部と、
前記対物レンズ部に、前記ディスクの半径方向に力を加
える補助駆動機構と、前記対物レンズ部に、前記ディス
クの半径方向に力を加える主駆動機構とを有することを
特徴とする光ディスクドライブ装置が提供される。

【００５７】さらに、この発明によれば、光学式ディス
クに光束を収束させる対物レンズを保持する対物レンズ
部と、この対物レンズ部を、ベースに対して前記ディス
クの半径方向に移動自在に支持するキャリッジ部と、前
記対物レンズ部に配置され、前記対物レンズ部に前記デ
ィスクの半径方向に力を加える補助駆動機構と、前記キ
ャリッジ部に配置され、前記対物レンズ部に前記ディス
クの半径方向に力を加える主駆動機構と、前記対物レン
ズ部と前記キャリッジ部との間に介在され、前記対物レ
ンズの光軸方向に移動するときに、変形が板バネの板厚
方向になるように、かつ、前記対物レンズが前記ディス
クの半径方向に移動するときは、挫屈変形するよう構成
された直線状の平行板バネとを有することを特徴とする
光ディスクドライブ装置が提供される。

【００５８】またさらに、この発明によれば、光学式デ
ィスクに光束を収束させる対物レンズを保持する対物レ
ンズ部を前記対物レンズの光軸方向に移動するときに、
前記対物レンズ部を支持する直線状の平行板バネの変形
が板バネの板厚方向になるように構成するとともに、前
記対物レンズ部に前記ディスク半径方向に力を加える補
助駆動機構を配置し、前記平行板バネを支持し、ベース
に対して前記ディスクの半径方向に移動自在に支持され
たキャリッジ部に、前記ディスクの半径方向に力を加え
る主駆動機構を有することを特徴とする光ディスクドラ
イブ装置が提供される。

【００５９】さらにまた、この発明によれば、光学式デ
ィスクに光束を収束させる対物レンズを保持する対物レ
ンズ部を前記対物レンズが前記光学式ディスクの半径方
向に移動するときに、前記対物レンズ部を支持する直線
状の平行板バネが挫屈変形するように構成するととも
に、前記対物レンズ部に前記ディスク半径方向に力を加
える補助駆動機構を配置し、前記平行板バネを支持し、
ベースに対して前記ディスクの半径方向に移動自在に支
持されたキャリッジ部に、前記ディスクの半径方向に力
を加える主駆動機構を有することを特徴とする光ディス
クドライブ装置が提供される。

【００６０】またさらに、この発明によれば、光学式デ
ィスクに光束を収束させる対物レンズを保持する対物レ
ンズ部を前記対物レンズの光軸方向に移動するときに、
前記対物レンズ部を支持する直線状の平行板バネの変形
が板バネの板厚方向になるように、かつ、前記対物レン
ズが前記光学式ディスクの半径方向に移動するときは、
挫屈変形するよう構成するとともに、前記対物レンズ部
に前記ディスク半径方向に力を加える補助駆動機構を配
置し、前記平行板バネを支持し、ベースに対して前記デ
ィスクの半径方向に移動自在に支持されたキャリッジ部
に、前記ディスクの半径方向に力を加える主駆動機構を
有することを特徴とする光ディスクドライブ装置が提供
される。

【００６１】さらにまた、この発明によれば、光学式デ
ィスクに光束を収束させる対物レンズを保持する対物レ
ンズ部を、少なくとも前記対物レンズの光軸方向に移動
可能とする支持機構を用いてキャリッジに取り付け、前
記キャリッジを、ベースに対して前記ディスク半径方向
に移動自在に支持し、さらに、前記対物レンズ部に、前
記ディスク半径方向に力を加える補助駆動機構を配置
し、前記キャリッジに、前記ディスク半径方向に力を加
える主駆動機構を有する光ディスクドライブにおいて、
前記補助駆動機構は電磁力を発生させる第１の電磁駆動
要素と第２の電磁駆動要素とを含み、第１の電磁駆動要
素が対物レンズ部に固定され、第２の電磁駆動要素がベ
ースに固定されている場合に、前記補助駆動機構が発生
する力は、前記主駆動機構が発生する力に、前記キャリ
ッジ部の質量もしくは慣性モーメントと前記対物レンズ
部の質量もしくは慣性モーメントとの比をかけた力より
も大きいことを特徴とする光ディスクドライブ装置が提
供される。

【００６２】またさらに、この発明によれば、光学式デ
ィスクに光束を収束させる対物レンズを保持する対物レ
ンズ部を、少なくとも前記対物レンズの光軸方向に移動
可能とする支持機構を用いてキャリッジに取り付け、前
記キャリッジを、ベースに対して前記ディスク半径方向
に移動自在に支持し、さらに、前記対物レンズ部に、前
記ディスク半径方向に力を加える補助駆動機構を配置
し、前記キャリッジに、前記ディスク半径方向に力を加
える主駆動機構を有する光ディスクドライブにおいて、
前記補助駆動機構は電磁力を発生させる第１の電磁駆動
要素と第２の電磁駆動要素とを含み、第１の電磁駆動要
素が対物レンズ部に固定され、第２の電磁駆動要素がベ
ースに固定されている場合に、前記補助駆動機構が発生
する力は、前記主駆動機構が発生する力に、前記キャリ
ッジ部の質量もしくは慣性モーメントと前記対物レンズ
部の質量もしくは慣性モーメントの和と前記対物レンズ
部の質量もしくは慣性モーメントとの比をかけた力より
も大きいことを特徴とする光ディスクドライブ装置が提
供される。

【００６３】以上説明したように、この発明の光ディス
クドライブ装置によれば、対物レンズ部を支持する平行
板バネは、対物レンズが光軸方向に移動するときの変形
が板バネの板厚方向になるよう、かつ、対物レンズがデ
ィスクの半径方向に移動するときは、挫屈変形するよう
構成される。

【００６４】これにより、平行板バネにおける光ディス
クの面方向の平行な方向のバネ剛性と対物レンズ質量か
ら定まる共振周波数を光ディスクが回転される周波数の
近傍に設定可能で、しかも、平行板バネのディスク半径
方向のバネ剛性と対物レンズ質量から定まる共振周波数
を、１０倍以上に設定可能である。

【００６５】また、補助駆動機構が対物レンズアクチュ
エータを駆動する力の支点がベースに位置される場合、
補助駆動機構が発生する力は、主駆動機構が発生する力
にキャリッジ部の質量もしくは慣性モーメントと対物レ
ンズアクチュエータの質量もしくは慣性モーメントとの
比をかけた力よりも大きくなるよう設定されているので
対物レンズアクチュエータに発生する加速度は、キャリ
ッジに発生する加速度よりも常に大きく設定され、対物
レンズアクチュエータを支持する平行板バネの光ディス
クの半径方向のバネ剛性と対物レンズアクチュエータの
質量から定まる共振周波数近傍で、入力に対する対物レ
ンズ部の変位の位相は常に進み方向になり、補助駆動機
構と主駆動機構の感度の誤差によらず安定した駆動回路
が提供される。

【００６６】さらに、補助駆動機構が対物レンズアクチ
ュエータを駆動する力の支点がキャリッジである場合、
補助駆動機構が発生する力は、主駆動機構が発生する力
にキャリッジの質量もしくは慣性モーメントと対物レン
ズアクチュエータの質量もしくは慣性モーメントの和
と、対物レンズアクチュエータの質量もしくは慣性モー
メントとの比をかけた力よりも大きくなるように設定さ
れているので、対物レンズアクチュエータに発生する加
速度は、キャリッジに発生する加速度よりも常に大きく
なり、対物レンズアクチュエータを支持する平行板バネ
の光ディスクの半径方向のバネ剛性と対物レンズ部質量
から定まる共振周波数近傍で、入力に対する対物レンズ
アクチュエータの変位の位相が常に進み方向に規定され
ることから、補助駆動機構と主駆動機構の感度の誤差に
よらず安定な制御が可能となる。

【００６７】なお、対物レンズアクチュエータに補助駆
動機構を配置しない場合には、制御回路の入力に対する
対物レンズアクチュエータの変位の伝達関数は、対物レ
ンズアクチュエータを支持する平行板バネの光ディスク
の半径方向のバネ剛性と対物レンズアクチュエータとそ
の周辺部の質量から定まる共振周波数において位相が−
２７０°に達するため、位置制御のゲイン交点周波数の
付近の位相補償しても制御回路が不安定になるが、対物
レンズアクチュエータに補助駆動機構を設けてキャリッ
ジと同じもしくはそれ以上の加速度を発生するように補
償回路の特性を設定することで、安定な駆動回路が構成
される。

【００６８】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いてこの発明の実
施の形態を説明する。

【００６９】図１は、この発明の第１の実施の形態とし
ての光ディスクドライブ装置の全体を示す概略図、図２
は、図１に示した光ディスクドライブ装置の対物レンズ
の周辺を拡大した部分拡大図である。

【００７０】図１を参照すれば、光ディスクドライブ装
置１は、光ディスク (記録媒体) Ｄの記録面に、図示し
ない半導体レーザ素子等の光源から照射される所定の波
長のレーザビーム (光ビーム) を照射するとともに、光
ディスクＤの記録面で反射されたレーザビームを集光す
る対物レンズ１０、対物レンズ１０を光ディスクＤの記
録面と直交する方向に移動可能に支持する対物レンズア
クチュエータ１１、対物レンズアクチュエータ１１を光
ディスクＤの記録面と平行な方向であって、光ディスク
Ｄの記録面に予め形成されている案内溝 (グルーブ) と
直交する方向すなわち半径方向に移動可能に支持するキ
ャリッジ２１を有している。

【００７１】なお、キャリッジ２１は、たとえば、マグ
ネシウム合金等の剛性の高い材質によって形成されてい
る。

【００７２】また、光ディスクＤは、たとえば、スピン
ドルモータ等に代表されるディクス回転装置２により、
単位時間当りに案内溝の任意の位置が移動される速度す
なわち線速度が一定となるよう、光ディスクＤの中心か
ら任意の案内溝までの距離に応じた所定の回転数で回転
される。

【００７３】対物レンズ１０を保持した対物レンズアク
チュエータ１１は、光ディスクＤの記録面と平行な方向
に直線状に延出された平行板バネ１２によって、光ディ
スクＤの記録面と直交する方向すなわちフォーカス方向
の移動が平行板バネ１２の板厚方向に、光ディスクＤの
半径方向の移動が平行板バネ１２の座屈方向に、それぞ
れ、一致するよう、キャリッジ２１に固定されている。

【００７４】対物レンズアクチュエータ１１にはまた、
対物レンズ１０を、フォーカス方向すなわち光ディスク
Ｄの記録面と直交する方向に移動するための推力を発生
するフォーカス駆動コイル１３、及び、対物レンズアク
チュエータ１１を光ディスクＤの半径方向に移動するた
めの推力を発生するラジアル補助駆動コイル１４が配置
されている。なお、フォーカス駆動コイル１３ならびに
ラジアル補助駆動コイル１４は、キャリッジ２１の所定
の位置に配置される、後述、磁気回路２２からの磁束に
関連して、対物レンズアクチュエータ１１すなわち対物
レンズ１０を、キャリッジ２１に対して、光ディスクＤ
の面方向 (フォーカス方向) および半径方向に移動させ
る。

【００７５】平行板バネ１２は、たとえば、２０μｍの
厚みのベリリウム−銅合金板を２枚積層し、両合金間に
シリコーンゴムなどを挟んだものである。なお、平行板
バネ１２は、面方向が光ディスクＤの記録面とおおむね
平行に、かつ、光ディスクＤの記録面と直交する方向に
所定の距離をおいて、２組配置される。

【００７６】ここで、平行板バネ１２の光ディスクＤの
記録面と直交する方向の断面形状を直線状にすること
で、キャリッジ２１上の平行板バネ１２の支持部２１ａ
を起点としたときの対物レンズ１０の光軸方向の共振周
波数 (主共振周波数) は、たとえば、６０Ｈｚに設定さ
れる。このとき、対物レンズ１０の光ディスクＤの半径
方向の共振周波数 (主共振周波数) は、たとえば、１ｋ
Ｈｚに設定できる。

【００７７】キャリッジ２１はまた、２本のガイドレー
ル２３に対して、８個のベアリング２４により、光ディ
スクＤの半径方向に、移動自在に支持されている。な
お、８個のベアリング２４の間の所定の位置には、キャ
リッジ２１を、光ディスクＤの半径方向に移動するため
の推力を発生するラジアル主駆動コイル２５が配置され
ている。また、ガイドレール２３は、ラジアル主駆動コ
イル２５に対して作用する磁束を発生する磁気回路２６
が金属により形成された軸芯２３ａの外周面に、一体に
形成された構造を有している。

【００７８】このように、８個のベアリング２４をキャ
リッジ２１の四隅に、また、円筒形にした第２のラジア
ル駆動コイル２５をキャリッジ２１の中央部に、それぞ
れ、配置することと、キャリッジ２１の剛性を高めるこ
とにより、キャリッジ２１に一体的に配置されるラジア
ル主駆動コイル２５またはキャリッジ２１本体の剛性の
バネ性を利用して、ラジアル主駆動コイル２５およびキ
ャリッジ２１を質量とする系における光ディスクＤの半
径方向の共振周波数 (主共振周波数) を１５ｋＨｚに高
めることができる。

【００７９】なお、ガイドレール２３およびディスク回
転装置 (スピンドルモータ) ２は、図示しないベースに
固定されていることはいうまでもない。

【００８０】キャリッジ２１に、上述した構成を採用す
ることで、平行板バネ１２を介してキャリッジ２１に移
動可能に支持されている対物レンズアクチュエータ１１
は、実質的に、光ディスクＤの記録面と直交する方向に
のみ変位されることとなる。このことは、対物レンズア
クチュエータ１１に組み込まれるラジアル補助駆動コイ
ル１４、フォーカス駆動コイル１３およびキャリッジ２
１に配置される磁気回路２２等の大きさと質量を低減で
きる。

【００８１】従って、キャリッジ２１が光ディスクＤの
半径方向に移動される場合に、対物レンズ１０、対物レ
ンズアクチュエータ１１、平行板バネ１２、ラジアル補
助駆動コイル１４を質量とする系の影響により、対物レ
ンズ１０の光軸に沿って光ディスクＤの記録面の目標ト
ラックに案内されるレーザビームの位置ずれすなわちト
ラックエラーあるいはトラック数のカウントミスが生じ
ることを低減できる。よって、トラックアクセスの精度
を維持しつつ高速化が可能となる。

【００８２】なお、対物レンズアクチェータ１１とその
周辺部の質量が低減されることは、ラジアル補助駆動コ
イル１４が発生する推力の力点から対物レンズ１０まで
の剛性を向上することから、対物レンズアクチュエータ
１１の２次共振周波数を、高い周波数にシフトできる。
これにより、制御帯域を広げることができる。

【００８３】さらに、長距離のトラックアクセス等によ
り生じる低周波かつ大きな駆動力については、平行板バ
ネ１２の光ディスクＤの半径方向でのバネ剛性と対物レ
ンズアクチュエータ１１とその周辺部の質量から定まる
共振周波数が１ｋＨｚ程度に規定されることにより、相
対変位を十分に低減可能であることから、トラック数の
カウントミスが増加することはない。

【００８４】図３は、図１および図２に示した光ディス
クドライブ装置１のキャリッジ２１および対物レンズア
クチュエータ１１を協調動作させるための駆動回路の一
例を示すブロック図である。

【００８５】図３に示すように、対物レンズアクチュエ
ータ１１に対して推力を与えるラジアル補助駆動コイル
１４とキャリッジ２１に対して推力を与えるラジアル主
駆動コイル２５は、駆動回路３０において、並列に接続
されている。なお、ラジアル補助駆動コイル１４の前段
には、補償回路３１が接続されている。また、ラジアル
主駆動コイル２５ならびに補償回路３１が接続されたラ
ジアル補助駆動コイル１４の前段には、さらに、増幅装
置３２ならびに位相補償回路３３が接続されている。

【００８６】ここで、具体的な説明のため、図３の駆動
回路３０におけるゲイン交点周波数が５ｋＨｚになるよ
うに、増幅装置３２のゲインを設定する。この場合、ゲ
インは、対物レンズアクチュエータ１１ならびにその周
辺部の質量、キャリッジ２１ならびにその周辺部の質
量、及び、図示しない光学検出系等に起因する特性等を
考慮して規定される。

【００８７】図３において、補償回路３１の特性をｈｃ
(ｔ) 、ラジアル主駆動コイル２５およびラジアル補助
駆動コイル１４のそれぞれに入力に対する力の感度を、
それぞれ、ＧｍならびにＧｓとし、説明のため、位相補
償回路３３の特性Ｐｃ (ｔ)を１とする。

【００８８】また、キャリッジ２１の質量をｍ₁ 、キャ
リッジ２１に電力を供給するための図示しないフレキシ
ブルケーブル等に代表されるキャリッジ２１の移動量に
復元力を与えるバネ成分のバネ定数をｋ₁ 、同バネ成分
の減衰をｃ₁ 、対物レンズアクチュエータ１１とその周
辺部の質量をｍ₂ 、平行板バネ１２の座屈方向のバネ定
数をｋ₂ 、同バネ成分の減衰をｃ₂ 、キャリッジ２１に
推力を与えるラジアル主駆動コイル２５の力点部の等価
質量をｍ₃ 、ラジアル主駆動コイル２５のバネ定数をｋ
₃ および同バネ成分の減衰をｃ₃ 、キャリッジ２１の変
位をｘ₁ 、対物レンズアクチュエータ１１とその周辺部
の変位をｘ₂ 、及び、ラジアル主駆動コイル２５の力点
部の変位をｘ₃ とおくと、図３に示す駆動回路３０に対
し、支持値ｉ (ｔ) を与えたときの上記機構の運動方程
式は、

【数５】

【００８９】で、示される。

【００９０】ここで、ｋ₁ およびｃ₁ は、対物レンズア
クチュエータ１１用のフレキシブルケーブルであるか
ら、その剛性あるいはバネ定数の減衰は、実質的に、固
定値をとる。

【００９１】このことから、キャリッジ２１の入力に対
する変位の伝達関数は、ｋ₁ およびｃ₁ の影響を受ける
周波数領域は、図１８を用いて既に説明した周知のディ
スクドライブ装置と実質的に同一となる。従って、入力
に対する位相が３０Ｈｚ以下の場合には、入力に対する
位相が３０Ｈｚを越える場合に比較して大幅に変動する
ことが認められる。

【００９２】以下、第一に、３０Ｈｚを越える場合につ
いて、キャリッジ２１と対物レンズアクチュエータ１１
の相対変位について説明する。

【００９３】(５) 式において、ｋ₁ ，ｃ₁ を無視し、
更にラプラス変換して得られる結果を、キャリッジ２１
および対物レンズアクチュエータ１１のそれぞれの変位
ｘ₁ならびにｘ₂ について解くと、

【数６】

【００９４】が導かれる。

【００９５】(２) 式において、トラックアクセス時に
おける上記相対変位を恒常的に０にするためには、補償
回路３１の特性ｈｃ (ｓ) が、以下、 (７) 式および
(８)式を満足する必要がある。

【００９６】

【数７】

【００９７】すなわち、３０Ｈｚ以下の周波数領域にお
いて、キャリッジ２１を変位させるためのラジアル主駆
動コイル２５への入力に対するキャリッジ２１の変位の
伝達関数の位相は、３０Ｈｚ以上の周波数領域とは異な
るので、補償回路３１のｈｃ(ｓ) には、対物レンズア
クチュエータ１１に、キャリッジ２１と位相のずれた力
が加わらないように、以下に示す (８) 式のように、１
００Ｈｚを折れ点周波数とする２次のハイパスフィルタ
の特性も合わせ持つように構成されている。

【００９８】

【数８】

【００９９】ハイパスフィルタは、対物レンズアクチュ
エータ１１をフォーカス方向に移動可能に支持する平行
板バネ１２の光ディスクＤの半径方向のバネ剛性と対物
レンズアクチュエータ１１の質量から定まる共振周波数
が１ｋＨｚに規定される一方で、キャリッジ２１に電力
を供給するフレキシブルケーブル等に代表され、キャリ
ッジ２１に復元力を与えるバネ成分のバネ定数と同バネ
成分減衰がラジアル主駆動コイル２５に入力される入力
に対するキャリッジ２１の変位の伝達関数の位相関係に
影響を及ぼす周波数範囲が３０Ｈｚ以下であることか
ら、対物レンズアクチュエータ１１およびキャリッジ２
１の変位を安定して制御できる。

【０１００】なお、ハイパスフィルタは、周知のよう
に、抵抗、コンデンサおよびコイルの組み合わせによ
り、容易に構成される。

【０１０１】図４は、図３に示した駆動回路において、
ラジアル補助駆動コイル１４の入力を０とした場合なら
びにラジアル補助駆動コイル１４の入力を (８) 式に示
した補償回路を通した入力とした場合のそれぞれに関
し、入力に対する対物レンズアクチュエータ１１および
その周辺部の変位を示すボード線図である。

【０１０２】図４から明らかなように、ラジアル補助駆
動コイル１４の入力を０とすると、入力に対する対物レ
ンズアクチュエータ１１の変位の位相が、対物レンズア
クチュエータ１１を支持する平行板バネ１２の光ディス
クＤの半径方向のバネ剛性と対物レンズアクチュエータ
１１の質量から定まる共振周波数 (１ｋＨｚ) におい
て、−２７０°以上となり、共振周波数を越える領域に
おいて制御不能となる。これに対し、 (８) 式に示した
補償回路を通した入力によれば、図１８を用いて既に説
明したキャリッジ２１の２次共振周波数までは、位相が
−１８０°で変化することはない。

【０１０３】なお、補償回路３１を実際に構成する場
合、 (７) 式は、周波数成分を有するため複雑になるこ
とから、 (７) 式の低周波領域だけを考慮し、補償回路
３１の特性ｈｃ (ｓ) を、キャリッジ２１と対物レンズ
アクチュエータ１１ならびにその周辺部の質量の和 (ｍ
₁ ＋ｍ₂ ＋ｍ₃ ，可動部の質量の総和) と、対物レンズ
アクチュエータ１１単独の質量 (ｍ₂ ) の単純な比に、
それぞれの電流駆動感度の逆数をかけて、さらに、
(８) 式と同じハイパスフィルタの特性を持たせること
で、以下に示す (９) 式が得られる。

【０１０４】

【数９】

【０１０５】図５は、図３に示した駆動回路において、
(９) 式で与えられる入力を用いた場合の入力に対する
対物レンズアクチュエータ１１の変位の伝達関数のボー
ド線図である。

【０１０６】たとえば、光ディスクＤの半径方向のバネ
剛性から定まる平行板バネ１２の共振周波数が１ｋＨｚ
で、かつ、キャリッジ２１の２次共振周波数が図１８を
用いて既に説明したように、共振周波数の１０倍以上で
あるおおむね１５ｋＨｚ確保され、さらに、図１８で既
に示したように２次共振のＱ値が２０ｄＢ以下に規定さ
れる場合、キャリッジ２１の２次共振に対し、対物レン
ズアクチュエータ１１を支持する平行板バネ１２の光デ
ィスクＤの半径方向のバネ性がメカニカルフィルタとし
て動作する。従って、図５に示したボード線図に見られ
るように、対物レンズアクチュエータ１１は、安定に制
御される。ここで、キャリッジ２１は、一般には、図１
５で既に説明したようにコイルにより駆動されるので、
２次共振のＱ値が大幅に変化されることはない。

【０１０７】以上説明したように、キャリッジ２１の２
次共振周波数を、対物レンズアクチュエータ１１を支持
する平行板バネ１２の光ディスクＤの半径方向のバネ剛
性から定まる共振周波数の１０倍以上にすることで、対
物レンズアクチュエータ１１の伝達関数は、対物レンズ
アクチュエータ１１の２次共振周波数まで、位相が−３
６０°回ることなく制御可能となる。

【０１０８】次に、図３に示した駆動回路において、実
際に安定な制御系を構成するための位相補償について説
明する。

【０１０９】図３に示した駆動回路における (８) 式お
よび (９) 式では、説明のため位相補償回路３３の特性
Ｐｃ (ｔ) を１としたが、実際に安定な制御系を構成す
るには、以下に示す (10) 式を満足するよう、たとえ
ば、ゲイン交点周波数の付近を中心とした１次の位相補
償を加えることが必要になる。

【０１１０】

【数１０】

【０１１１】なお、 (10) 式を満足する位相補償回路３
３は、たとえば、抵抗、コンデンサおよびコイルの組み
合わせにより、容易に実現できることはいうまでもな
い。

【０１１２】以下、図５に示した特性に、 (10) 式によ
り求められる位相補償を掛け、入力に対する対物レンズ
アクチュエータ１１の変位の伝達関数のナイキスト線図
を求め、位相補償の成果を検証すると、図６に示される
ように、ナイキスト線図は、(−１，０) の右側を通る
ので、制御系が安定であることが認められる。

【０１１３】以上示したように、対物レンズアクチュエ
ータ１１およびその周辺部の質量を低減し、対物レンズ
アクチュエータ１１が実質的に対物レンズ１０のフォー
カス方向にのみ移動可能に平行板バネ１２により、キャ
リッジ２１に支持させることにより、対物レンズアクチ
ュエータ１１の２次共振周波数が高周波側にシフトでき
る。また、図３に示した制御回路と組み合わせること
で、制御帯域が向上するので、光ディスクドライブ装置
１における光ディスクＤの半径方向の制御精度を高める
ことができる。

【０１１４】なお、図１および図２に示した光ディスク
ドライブ装置１においては、磁気回路９および１３によ
り提供される磁束密度が設計値に対して１０％程度変動
することは避けられない。しかしながら、磁束密度が変
動することは、図３で既に説明したラジアル主駆動コイ
ル２５の入力に対する力の感度Ｇｍまたはラジアル補助
駆動コイル１４の入力に対する力の感度Ｇｓが変化する
ことに他ならないので、補償回路３１のｈｃ (ｓ) の変
化として取り扱うことができる。

【０１１５】図７は、図６に示したナイキスト線図を作
成するに当って利用された駆動回路に、磁気回路により
提供される磁束密度が±１０％変動すると仮定し、補償
回路３１のｈｃ (ｓ) を変化させた場合の対物レンズア
クチュエータ１１の変位の伝達関数のナイキスト線図で
ある。なお、図６に示したナイキスト線図 (磁束密度の
変動が０％) も、比較のために示している。

【０１１６】図７から明らかなように、ｈｃ (ｓ) を−
１０％にした場合、変動が無い場合(０％) に比べて、
ナイキスト線図が (−１，０) により近づくので、制御
系は不安定になり易い。一方、ｈｃ (ｓ) を＋１０％に
した場合は、変動が無い場合に比べて、位相が進むこと
になるので、制御系としては安定である。

【０１１７】このことから、ラジアル補助駆動コイル１
４の駆動力の支点にあたる磁気回路２２がキャリッジ２
１に固定されている場合には、ラジアル補助駆動コイル
１４が発生する力がラジアル主駆動コイル２５が発生す
る力に、キャリッジ２１ならびにその周辺部を含む質量
(キャリッジ２１とラジアル主駆動コイル２５の力点部
の等価質量の和) と対物レンズアクチュエータ１１およ
びその周辺部の質量の和と、対物レンズアクチュエータ
１１およびその周辺部の質量との比をかけた力よりも大
きくなるよう、以下に示す (11) 式のように、補償回路
３１の特性ｈｃ(ｔ) を設定することで、磁束密度が変
動した場合であっても、安定な制御系を構成できる。

【０１１８】

【数１１】

【０１１９】なお、上述したこの発明の第１の実施の形
態である光ディスクドライブ装置１では、説明のため、
便宜的に、ゲイン交点周波数を５ｋＨｚとしたが、ゲイ
ン交点周波数は、実際には、対物レンズアクチュエータ
１１の２次共振周波数によって決まることは周知であ
る。しかしながら、図１および図２に示した対物レンズ
アクチュエータ１１は、従来の対物レンズアクチュエー
タと比べて２次共振周波数が高いので、ゲイン交点周波
数を上げることが可能になり、トラック精度を向上させ
ることができるのはいうまでもない。

【０１２０】図８は、この発明の第２の実施の形態とし
ての光ディスクドライブ装置の全体を示す概略図、図９
は、図８に示した光ディスクドライブ装置の対物レンズ
の周辺を拡大した部分拡大図である。なお、図１および
図２に示したこの発明の第１の実施の形態と同一の構成
には、同じ符号を附して詳細な説明を省略する。

【０１２１】図８を参照すれば、光ディスクドライブ装
置４０は、光ディスクＤの記録面と直交する方向 (実質
的に、対物レンズ１０の光軸と直交する方向) に対物レ
ンズ１０を移動可能に保持する対物レンズアクチュエー
タ４１と、対物レンズアクチュエータ４１を光ディスク
Ｄの半径方向に移動可能に支持するキャリッジ５０を有
している。

【０１２２】キャリッジ５０と対物レンズアクチュエー
タ４１とは、キャリッジ５０の本体５０ａを挟み込むよ
う、光ディスクＤの記録面と平行な方向に距離を置いて
配置された２枚の平行板バネ５１により接続されてい
る。なお、平行板バネ５１は、図１および図２に示した
平行板バネ２５と実質的に同一に構成され、光ディスク
Ｄの記録面と直交する方向の断面形状が直線状であるの
で、キャリッジ５０における平行板バネ５１の支持部か
ら対物レンズ１０側の光ディスクＤの半径方向の主共振
周波数を１ｋＨｚにすることができる。

【０１２３】キャリッジ５０は、対物レンズ１０の光軸
と直交する方向かつ光ディスクＤの半径方向と直交する
方向に、対物レンズ１０の光軸からおおむね等しい位置
に配置される一対のラジアル主駆動コイル５２を有して
いる。

【０１２４】ラジアル主駆動コイル５２の内周には、摺
動軸受５３が配置され、それぞれ、図示しないベースに
固定された２本のガイドレール５４により、光ディスク
Ｄの半径方向に移動自在に支持されている。

【０１２５】図９を参照すれば、対物レンズアクチュエ
ータ４１は、光ディスクＤの半径方向に延出された本体
４１ａを有している。本体４１ａは、図示しない半導体
レーザ素子等の光源からのレーザビームを案内する空洞
部４１ｂを有している。

【０１２６】対物レンズアクチュエータ４１の本体４１
ａを挟んで、対物レンズ１０の光軸と直交する方向かつ
光ディスクＤの半径方向と直交する方向には、対物レン
ズ１０の光軸からおおむね等しい位置に配置される一対
のフォーカス駆動コイル４２が配置されている。

【０１２７】対物レンズアクチュエータ４１の本体４１
ａには、また、キャリッジの本体５０ａのラジアル主駆
動コイル５２と共働して対物レンズアクチュエータ４１
を、光ディスクＤの半径方向に移動させる駆動力を発生
するラジアル補助駆動コイル４３が配置されている。

【０１２８】キャリッジの本体５０ａのラジアル主駆動
コイル５２の内側には、ラジアル主駆動コイル５２に作
用する磁束を提供するための磁気回路５５が位置される
案内部５０ｂが形成され、図示しないベースに固定され
た左右一対の磁気回路５５が貫通されている。なお、磁
気回路５５は、図示しない半導体レーザ等の光源から対
物レンズアクチュエータ４１の本体４１ａの空洞部４１
ｂを通って対物レンズ１０に案内されるレーザビームに
近接する側にも磁束を提供可能であって、対物レンズア
クチュエータ４１のフォーカス駆動コイル４２およびラ
ジアル補助駆動コイル４３に対しても作用する。

【０１２９】いま、図９のように、質量の比較的大きい
対物レンズアクチュエータ用の磁気回路５５を図示しな
いベースに配置することでキャリッジ５０を軽量化し、
キャリッジ５０の本体５１ａの主要部をラジアル主駆動
コイル５２によって形成することで、キャリッジ５０の
剛性をバネとし、キャリッジ５０を質量とする系の光デ
ィスクＤの半径方向の主共振周波数を１５ｋＨｚにする
ことができる。

【０１３０】これらの機構は、図１および図２を用いて
すでに説明した第１の実施の形態と同じく、図３のよう
に構成された駆動回路３０により駆動される。

【０１３１】ここで、図８に示した光ディスクドライブ
装置４０のキャリッジ５０の質量をｍ₁ 、対物レンズア
クチュエータ４１ならびに周辺部の質量をｍ₂ 、キャリ
ッジ５０に駆動力を与えるラジアル主駆動コイル５２の
力点部の等価質量をｍ₃ とすると、補償回路３１の特性
をラプラス変換したｈｃ (ｓ) は、ラジアル補助駆動コ
イル４３に加わる駆動力の支点となる磁気回路５５がベ
ースに固定されているので、以下に示す (12) 式で示さ
れる。

【０１３２】

【数１２】

【０１３３】なお、位相補償回路３３については、実質
的に、第１の実施の形態と同一であるから詳細な説明を
省略する。

【０１３４】以上説明したように、図８および図９に示
される対物レンズアクチュエータとキャリッジのよう
に、ラジアル補助駆動コイル４３の駆動力の支点にあた
る磁気回路とキャリッジ５０のラジアル主駆動コイル５
２の駆動力の支点にあたる磁気回路が共通であって、し
かも、図示しないベースに固定されている場合であって
も、 (12) 式に示すように補償回路３１のｈｃ (ｓ) を
若干変化させ、補償回路３１の特性ｈｃ (ｔ) を、ラジ
アル補助駆動コイル４３が発生する力がラジアル主駆動
コイル５２が発生する力に、キャリッジ５０およびその
周辺部の質量 (キャリッジ５０とラジアル主駆動コイル
５２の力点部の等価質量の和) と対物レンズアクチュエ
ータ４１の質量との比をかけた力よりも大きくなるよう
に設定することにより、第１の実施の形態と同様に、ト
ラック精度が高く、磁束密度の変動等に対して安定な制
御系を構成できる。

【０１３５】図１０は、この発明の第３の実施の形態と
しての光ディスクドライブ装置の全体を示す概略図、図
１１は、図１０に示した光ディスクドライブ装置の対物
レンズの周辺を拡大した部分拡大図である。

【０１３６】図１０を参照すれば、光ディスクドライブ
装置７０は、光ディスクＤの記録面と直交する方向 (実
質的に、対物レンズ１０の光軸と直交する方向) に対物
レンズ１０を移動可能に保持する対物レンズアクチュエ
ータ７１と、対物レンズアクチュエータ７１を光ディス
クＤの記録面と平行に回転するキャリッジ８０を有して
いる。なお、キャリッジ８０は、対物レンズアクチュエ
ータ７１を保持した状態で回転軸８１を中心に回転する
ことにより、対物レンズアクチュエータ７１を介して保
持されている対物レンズ１０を、光ディスクＤの半径方
向の任意の位置に移動する。

【０１３７】対物レンズアクチュエータ７１は、おおむ
ね三角形に形成された平行板バネ８２により、光ディス
クＤの記録面と直交する方向の移動が平行板バネ８２の
板厚方向に、光ディスクＤの半径方向の移動が平行板バ
ネ８２の直線状の腕部８２ａの座屈方向になるよう、キ
ャリッジ８０に固定されている。

【０１３８】対物レンズアクチュエータ７１はまた、フ
ォーカス駆動コイル７２とラジアル補助駆動コイル７３
を有し、磁気回路７４が発生する磁束によりキャリッジ
８０を支点に、光ディスクＤの記録面と直交する方向な
らびに光ディスクＤの半径方向に、対物レンズ１０を移
動可能に形成されている。

【０１３９】なお、平行板バネ８２は、図１および図２
に示した平行板バネ２５と実質的に同一の積層構造を有
し、腕部８２ａが直線状に形成されることにより平行板
バネ８２の支持部から対物レンズ１０側の光ディスクＤ
の半径方向の主共振周波数を１ｋＨｚにすることができ
る。

【０１４０】キャリッジ８０は、回転軸８１に同軸に形
成された図示しない支持軸に対し、図示しない２個のベ
アリングを介して回転自在に支持されている。これによ
り、ラジアル主駆動コイル８３と磁気回路８４から発生
される磁束により光ディスクＤの記録面と平行な面内を
旋回される。

【０１４１】いま、図１０のように、キャリッジ８０を
回転式にすることで、キャリッジ８０の等価的な可動部
質量を、たとえば、図１および図２あるいは図８および
図９に示した光ディスクドライブ装置に比較して低減す
るとともに、キャリッジ８０をアルミで形成し、さら
に、円筒形にしたラジアル主駆動コイル８３をキャリッ
ジ８０の両端に固めて配置することにより、ラジアル主
駆動コイル８３もしくはキャリッジ８０のねじり剛性を
バネとし、コイル、キャリッジを慣性モーメントとする
系の光ディスクＤの半径方向の主共振周波数を１５ｋＨ
ｚにすることができる。

【０１４２】これらの機構は、図１および図２を用いて
すでに説明した第１の実施の形態と同じく、図３のよう
に構成された駆動回路３０により駆動される。

【０１４３】ここで、図１０に示した光ディスクドライ
ブ装置７０のキャリッジ８０の回転軸８１の回りのキャ
リッジ８０の慣性モーメントをＩ₁ 、対物レンズアクチ
ュエータ７１の慣性モーメントをＩ₂ 、キャリッジ８０
に駆動力を与えるラジアル主駆動コイル８３の力点部の
等価慣性モーメントをＩ₃ とすると、補償回路３１の特
性をラプラス変換したｈｃ (ｓ) は、以下に示す (13)
式で示される。

【０１４４】

【数１３】

【０１４５】なお、位相補償回路３３については、実質
的に、第１の実施の形態と同一であるから詳細な説明を
省略する。

【０１４６】以上説明したように、図１０および図１１
に示される回転式のキャリッジに搭載された対物レンズ
アクチュエータであっても、補償回路３０の特性におい
て、質量を慣性モーメントに置き換えるだけで、第１の
実施の形態と同じく、トラック精度が高い制御系を構成
できることはいうまでもない。

【０１４７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の光ディ
スクドライブ装置によれば、対物レンズ部を支持する平
行板バネは、対物レンズが光軸方向に移動するときの変
形が板バネの板厚方向になるよう、かつ、対物レンズが
ディスクの半径方向に移動するときは、挫屈変形するよ
う構成される。

【０１４８】これにより、平行板バネにおける光ディス
クの面方向の平行な方向のバネ剛性と対物レンズ質量か
ら定まる共振周波数を光ディスクが回転される周波数の
近傍に設定可能で、しかも、平行板バネのディスク半径
方向のバネ剛性と対物レンズ質量から定まる共振周波数
を、１０倍以上に設定可能である。

【０１４９】また、対物レンズを保持する対物レンズア
クチュエータおよびこれを駆動する磁気回路が軽量化で
きるので、結果として、可動部全体の重量が低減し、高
速のトラックアクセスに対して有利になる。

【０１５０】このことから、対物レンズがキャリッジに
対してディスク半径方向で相対変位することがほとんど
無くなる。

【０１５１】また、２軸のアクチュエータとは異なり、
磁気回路と対物レンズ部にディスク半径方向の相対変位
分のクリアランスを設ける必要がなく、かつ、対物レン
ズを対物レンズアクチュエータの中心に配置することが
できるので、アクチュエータの２次共振周波数が上が
り、結果として、ゲイン交点周波数が高周波側にシフト
されることから、トラック精度を向上させることができ
る。

【０１５２】さらに、長距離のアクセス動作等で発生す
る低周波かつ大きな駆動力に対しては、対物レンズアク
チュエータを支持する平行板バネのディスク半径方向の
バネ剛性と対物レンズアクチュエータとその周辺部の質
量から定まる共振周波数を高く設定可能で、相対変位を
十分小さくできるので、トラックミスカウントが増加す
る問題もない。

【０１５３】また、キャリッジに電力を供給するフレキ
シブルケーブル等に代表されるキャリッジに復元力を与
えるバネ成分のバネ定数と同バネ成分の減衰が、主駆動
機構入力に対するキャリッジ部の変位の伝達関数の位相
関係に影響をおよぼす周波数範囲と、対物レンズアクチ
ュエータを支持する平行板バネのディスク半径方向のバ
ネ剛性と対物レンズ部質量から定まる共振周波数とが十
分に離れているので、補償回路に含まれるハイパスフィ
ルタが十分に機能し、駆動回路が安定される。一方、対
物レンズアクチュエータに補助駆動機構を配置しない場
合には、制御回路の入力に対する対物レンズアクチュエ
ータの変位の伝達関数は、対物レンズアクチュエータを
支持する平行板バネの光ディスクの半径方向のバネ剛性
と対物レンズアクチュエータとその周辺部の質量から定
まる共振周波数において位相が−２７０°に達するた
め、位置制御のゲイン交点周波数の付近の位相補償して
も制御回路が不安定になるが、対物レンズアクチュエー
タに補助駆動機構を設けてキャリッジと同じもしくはそ
れ以上の加速度を発生するように補償回路の特性を設定
することで、安定な駆動回路が構成される。

【０１５４】さらに、補助駆動機構が対物レンズアクチ
ュエータを駆動する力の支点がベースに位置される場
合、補助駆動機構が発生する力は、主駆動機構が発生す
る力にキャリッジ部の質量もしくは慣性モーメントと対
物レンズアクチュエータの質量もしくは慣性モーメント
との比をかけた力よりも大きくなるよう設定されている
ので対物レンズアクチュエータに発生する加速度は、キ
ャリッジに発生する加速度よりも常に大きく設定され、
対物レンズアクチュエータを支持する平行板バネの光デ
ィスクの半径方向のバネ剛性と対物レンズアクチュエー
タの質量から定まる共振周波数近傍で、入力に対する対
物レンズ部の変位の位相は常に進み方向になり、補助駆
動機構と主駆動機構の感度の誤差によらず安定した駆動
回路が提供される。

【０１５５】またさらに、補助駆動機構が対物レンズア
クチュエータを駆動する力の支点がキャリッジである場
合、補助駆動機構が発生する力は、主駆動機構が発生す
る力にキャリッジの質量もしくは慣性モーメントと対物
レンズアクチュエータの質量もしくは慣性モーメントの
和と、対物レンズアクチュエータの質量もしくは慣性モ
ーメントとの比をかけた力よりも大きくなるように設定
されているので、対物レンズアクチュエータに発生する
加速度は、キャリッジに発生する加速度よりも常に大き
くなり、対物レンズアクチュエータを支持する平行板バ
ネの光ディスクの半径方向のバネ剛性と対物レンズ部質
量から定まる共振周波数近傍で、入力に対する対物レン
ズアクチュエータの変位の位相が常に進み方向に規定さ
れることから、補助駆動機構と主駆動機構の感度の誤差
に支配されることのない安定な制御が可能となる。

【０１５６】従って、高速アクセスが可能で、しかも、
トラック精度の高い制御系を比較的単純な構成で提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態としての光ディス
クドライブ装置の全体を示す概略図。

【図２】図１に示した光ディスクドライブ装置の対物レ
ンズの周辺を拡大した部分拡大図。

【図３】図１および図２に示した光ディスクドライブ装
置のキャリッジおよび対物レンズアクチュエータを協調
動作させるための駆動回路の一例を示すブロック図。

【図４】図３に示した駆動回路において、ラジアル補助
駆動コイルの入力を０とした場合ならびにラジアル補助
駆動コイルの入力を (８) 式に示したハイパスフィルタ
を通した入力とした場合のそれぞれに関し、入力に対す
る対物レンズアクチュエータおよびその周辺部の変位を
示すボード線図。

【図５】図３に示した駆動回路において、 (９) 式で与
えられる入力を用いた場合の入力に対する対物レンズア
クチュエータの変位の伝達関数のボード線図。

【図６】図５に示した特性に１次の位相補償を掛け合わ
せたときの入力に対する対物レンズアクチュエータの変
位の伝達関数のナイキスト線図。

【図７】図６に示したナイキスト線図を作成するに当っ
て利用された駆動回路に、磁気回路により提供される磁
束密度の変動を±１０％と見込んだ時の補償回路のｈｃ
(ｓ) を変化させた場合の対物レンズアクチュエータの
変位の伝達関数のナイキスト線図。

【図８】この発明の第２の実施の形態としての光ディス
クドライブ装置の全体を示す概略図。

【図９】図８に示した光ディスクドライブ装置の対物レ
ンズの周辺を拡大した部分拡大図。

【図１０】この発明の第３の実施の形態としての光ディ
スクドライブ装置の全体を示す概略図。

【図１１】図１０に示した光ディスクドライブ装置の対
物レンズの周辺を拡大した部分拡大図。

【図１２】対物レンズアクチュエータの従来の例の一例
を示す概略図。

【図１３】対物レンズアクチュエータの従来の例の一例
を示す概略図。

【図１４】対物レンズアクチュエータの従来の例の一例
を示す概略図。

【図１５】図１２ないし図１４に示した対物レンズアク
チュエータのいづれかが搭載されるキャリッジを示す概
略図。

【図１６】図１５に示す機構をディスクの半径方向に駆
動する駆動回路を示す概略ブロック図。

【図１７】キャリッジの加速度と対物レンズ部の加速度
とを同じにして、両者を協調動作させる駆動回路の一例
を示す概略ブロック図。

【図１８】従来から利用されているベアリングにより支
持されたキャリッジにおける入力に対するキャリッジ本
体の変位の伝達関数のボード線図。

【符号の説明】

１，４０，７０…光ディスクドライブ装置、 ２…スピンドルモーター、 １０…対物レンズ、 １１，４１，７１…対物レンズアクチュエータ、 １２，５１，８２…平行板バネ、 １３，４２，７２…フォーカス駆動コイル、 １４，４３，７３…ラジアル補助駆動コイル、 ２１，５０，８０…キャリッジ、 ２２，５５，７４，８４…磁気回路、 ２３，５４…ガイドレール、 ２４…ベアリング、 ２５，５２，８３…ラジアル主駆動コイル、 ３０…駆動回路、 ３１…補償回路、 ３２…増幅装置、 ３３…位相補償回路、 Ｄ…光ディスク。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学式ディスクに光束を収束させる対物レ
   ンズを保持する対物レンズ部と、 この対物レンズ部が前記対物レンズの光軸方向に移動す
   るときに、変形の方向が板厚方向になるように構成され
   た直線状の平行板バネと、 この平行板バネを保持して前記対物レンズ部を、ベース
   に対して前記ディスクの半径方向に移動自在に支持する
   キャリッジ部と、 前記対物レンズ部に、前記ディスクの半径方向に力を加
   える補助駆動機構と、 前記キャリッジ部に、前記ディスクの半径方向に力を加
   える主駆動機構と、を有することを特徴とする光ディス
   クドライブ装置。
2. 【請求項２】光学式ディスクに光束を収束させる対物レ
   ンズを保持する対物レンズ部と、 この対物レンズ部が前記対物レンズが前記光学式ディス
   クの半径方向に移動するときに、挫屈変形するように構
   成された直線状の平行板バネと、 この平行板バネを保持して前記対物レンズ部を、ベース
   に対して前記ディスクの半径方向に移動自在に支持する
   キャリッジ部と、 前記対物レンズ部に、前記ディスクの半径方向に力を加
   える補助駆動機構と、 前記対物レンズ部に、前記ディスクの半径方向に力を加
   える主駆動機構と、を有することを特徴とする光ディス
   クドライブ装置。
3. 【請求項３】光学式ディスクに光束を収束させる対物レ
   ンズを保持する対物レンズ部と、 この対物レンズ部を、ベースに対して前記ディスクの半
   径方向に移動自在に支持するキャリッジ部と、 前記対物レンズ部に配置され、前記対物レンズ部に前記
   ディスクの半径方向に力を加える補助駆動機構と、 前記キャリッジ部に配置され、前記対物レンズ部に前記
   ディスクの半径方向に力を加える主駆動機構と、 前記対物レンズ部と前記キャリッジ部との間に介在さ
   れ、前記対物レンズの光軸方向に移動するときに、変形
   が板バネの板厚方向になるように、かつ、前記対物レン
   ズが前記ディスクの半径方向に移動するときは、挫屈変
   形するよう構成された直線状の平行板バネと、を有する
   ことを特徴とする光ディスクドライブ装置。
4. 【請求項４】光学式ディスクに光束を収束させる対物レ
   ンズを保持する対物レンズ部と、 この対物レンズ部を、ベースに対して前記ディスクの半
   径方向に移動自在に支持するキャリッジ部と、 前記キャリッジ部に配置され、前記対物レンズ部に前記
   ディスクの半径方向に力を加える主駆動機構と、 前記対物レンズ部に配置され、電磁力を発生させる第１
   の電磁駆動要素と第２の電磁駆動要素とを含み、第１の
   電磁駆動要素が対物レンズ部に固定され、第２の電磁駆
   動要素がベースに固定されている場合に、前記対物レン
   ズ部に対して、前記主駆動機構が発生する力に、前記キ
   ャリッジ部の質量もしくは慣性モーメントと前記対物レ
   ンズ部の質量もしくは慣性モーメントとの比をかけた力
   よりも大きな駆動力を、前記ディスクの半径方向に加え
   る補助駆動機構と、 前記対物レンズ部と前記キャリッジ部との間に介在さ
   れ、前記対物レンズの光軸方向に移動するときに、変形
   が板厚方向になるように、かつ、前記対物レンズが前記
   ディスクの半径方向に移動するときは、挫屈変形するよ
   う構成された平行板バネと、を有することを特徴とする
   光ディスクドライブ装置。
5. 【請求項５】光学式ディスクに光束を収束させる対物レ
   ンズを保持する対物レンズ部と、 この対物レンズ部を、ベースに対して前記ディスクの半
   径方向に移動自在に支持するキャリッジ部と、 前記キャリッジ部に配置され、前記対物レンズ部に前記
   ディスクの半径方向に力を加える主駆動機構と、 前記対物レンズ部に配置され、電磁力を発生させる第１
   の電磁駆動要素と第２の電磁駆動要素とを含み、第１の
   電磁駆動要素が対物レンズ部に固定され、第２の電磁駆
   動要素がベースに固定されている場合に、前記対物レン
   ズ部に対して、前記主駆動機構が発生する力に、前記キ
   ャリッジ部の質量もしくは慣性モーメントと前記対物レ
   ンズ部の質量もしくは慣性モーメントの和と前記対物レ
   ンズ部の質量もしくは慣性モーメントとの比をかけた力
   よりも大きな駆動力を、前記ディスクの半径方向に加え
   る補助駆動機構と、 前記対物レンズ部と前記キャリッジ部との間に介在さ
   れ、前記対物レンズの光軸方向に移動するときに、変形
   が板厚方向になるように、かつ、前記対物レンズが前記
   ディスクの半径方向に移動するときは、挫屈変形するよ
   う構成された平行板バネと、を有することを特徴とする
   光ディスクドライブ装置。
6. 【請求項６】光学式ディスクに光束を収束させる対物レ
   ンズを保持する対物レンズ部を、少なくとも前記対物レ
   ンズの光軸方向に移動可能とする支持機構を用いてキャ
   リッジに取り付け、前記キャリッジを、ベースに対して
   前記ディスク半径方向に移動自在に支持し、さらに、前
   記対物レンズ部に、前記ディスク半径方向に力を加える
   補助駆動機構を配置し、前記キャリッジに、前記ディス
   ク半径方向に力を加える主駆動機構を有する光ディスク
   ドライブにおいて、 前記補助駆動機構は電磁力を発生させる第１の電磁駆動
   要素と第２の電磁駆動要素とを含み、第１の電磁駆動要
   素が対物レンズ部に固定され、第２の電磁駆動要素がベ
   ースに固定されている場合に、前記補助駆動機構が発生
   する力は、前記主駆動機構が発生する力に、前記キャリ
   ッジ部の質量もしくは慣性モーメントと前記対物レンズ
   部の質量もしくは慣性モーメントとの比をかけた力より
   も大きいことを特徴とする光ディスクドライブ装置。
7. 【請求項７】前記支持機構は、前記対物レンズの光軸方
   向に移動するときに、変形の方向が板厚方向になるよう
   に構成された前記光学式ディスクの記録面と直交する方
   向の断面形状が直線状の平行板バネであることを特徴と
   する請求項６記載の光ディスクドライブ装置。
8. 【請求項８】光学式ディスクに光束を収束させる対物レ
   ンズを保持する対物レンズ部を、少なくとも前記対物レ
   ンズの光軸方向に移動可能とする支持機構を用いてキャ
   リッジに取り付け、前記キャリッジを、ベースに対して
   前記ディスク半径方向に移動自在に支持し、さらに、前
   記対物レンズ部に、前記ディスク半径方向に力を加える
   補助駆動機構を配置し、前記キャリッジに、前記ディス
   ク半径方向に力を加える主駆動機構を有する光ディスク
   ドライブにおいて、 前記補助駆動機構は電磁力を発生させる第１の電磁駆動
   要素と第２の電磁駆動要素とを含み、第１の電磁駆動要
   素が対物レンズ部に固定され、第２の電磁駆動要素がベ
   ースに固定されている場合に、前記補助駆動機構が発生
   する力は、前記主駆動機構が発生する力に、前記キャリ
   ッジ部の質量もしくは慣性モーメントと前記対物レンズ
   部の質量もしくは慣性モーメントの和と前記対物レンズ
   部の質量もしくは慣性モーメントとの比をかけた力より
   も大きいことを特徴とする光ディスクドライブ装置。
9. 【請求項９】前記支持機構は、前記対物レンズの光軸方
   向に移動するときに、変形の方向が板厚方向になるよう
   に構成された前記光学式ディスクの記録面と直交する方
   向の断面形状が直線状の平行板バネであることを特徴と
   する請求項８記載の光ディスクドライブ装置。